组合岩层端锚锚杆预应力场分布规律模拟研究

在不考虑原岩应力的条件下,通过有限差分数值模拟软件FLAC3D,对软硬岩层不同组合条件下锚杆预应力场分布规律进行数值模拟研究。结果表明,在软岩和硬岩中,较高的连续压应力分布范围基本一致,但锚杆产生的压应力由软岩层向硬岩层方向传递的效果要明显优于压应力由硬岩向软岩传递的效果。现场支护中,可通过施加高预紧力来扩大锚杆支护有效压应力区范围;同时可调整锚固段或锚杆长度,使结构面位于压应力较高的有利位置,避免锚杆因水平应力的影响出现剪断或离层现象。     

全长锚固预应力锚杆杆体受力特征分析

采用理论分析、现场实测等研究方法,分析了锚杆杆体轴应力、剪应力与预紧力的关系以及杆体轴应力与剪应力的分布规律.结果表明:锚杆轴应力随预应力的增大而增加,在锚杆全长方向上呈曲线变化的,从锚杆尾部到锚杆端头方向,轴应力先增加后减小,在中性点处轴应力最大,轴应力最大值位置向锚杆尾端移动;随锚杆预应力增加,锚杆杆体剪应力在巷道表面与中性点位置一段减小,在中性点与锚杆端头一段增加,中性点处锚杆剪应力为零,中性点向锚杆尾部移动.全长锚固锚杆预紧力不是越大越好,而是有个合理的范围,预紧力大小要与锚杆支护系统强度相匹配.     

点锚预应力锚杆锚固端型式与锚固力关系

通过对点锚预应力锚杆锚固端型式与锚固力关系的试验分析,表明了锚杆杆体锚固端型式与锚固力大小有着较大影响,交叉糖葫芦状锚固端型式锚杆具有较好的使用及推广价值。     

全锚锚杆托板效应的数值模拟分析

分析了锚杆护表构件中的托板与围岩的相互作用,阐述了锚杆托板对发挥锚固力的作用.利用FLAC软件进行了全长锚杆锚固效应的数值模拟研究,其结果为深入进行锚杆托板效应分析与锚杆支护工程设计等提供了参考,具有一定的理论意义.     

基于锚杆拉拔试验优化锚固承载特性研究

为提高深部软岩巷道锚杆支护承载能力,有效控制巷道围岩变形,采用锚杆拉拔正交试验对锚固承载特性影响因素进行研究,分析不同影响因素作用效果,并以试验结果为依据针对性提出高预应力全长锚固支护技术,研发了预应力全长锚固锚杆,通过理论计算对预应力全长锚固围岩承载能力加以分析,并以潘三煤矿17102(3)工作面回风巷道为工程背景,采用数值模拟和现场试验方式与传统加长锚固支护、全长锚固支护进行对比验证。研究表明：锚杆拉拔失效首先发生在锚固体与试块黏结界面,锚杆拉拔锚固失效经历了弹性—塑性—破坏的动态阶段,不同锚固因素产生锚固效果不同,在拉拔失效发展过程中的体现也有所区别。其中试块强度和锚杆预应力对锚杆极限拉拔力影响程度显著,并且极限拉拔力的大小与试件强度和预应力值呈正相关。根据试验结果提出高预应力全长锚固锚杆支护技术,研发的预应力全长锚固锚杆采用全长锚固提高岩体强度的同时分段施加预应力,与传统加长锚固支护、全长锚固支护相对比,高预应力全长锚固支护技术实现了锚杆在全长锚固的基础上使得预应力向围岩内传递,从而增大围岩压应力区范围,形成更有效的锚固围岩承载结构。工程实践表明,预应力全长锚固支护技术可有效控...     

对影响全锚锚杆承载能力因素的分析

在岩土工程中,锚杆作为支护工具被广泛使用。锚杆的锚固质量、承载状态和完整性是该领域的研究重点。本文将从锚杆应力分布和锚固材料这两方面分析它们对锚杆承载能力的影响。     

沿空掘巷全长预应力锚固锚杆支护技术的应用

漳村煤矿2203回风巷与刚刚结采的2202工作面相邻,为小煤柱沿空掘巷,该矿采用全长预应力锚固锚杆支护技术达到了较好的效果,满足了巷道的使用要求,为采动影响下沿空掘巷提出了新的方案,取得了特殊条件下开掘锚网支护巷道较好的实践经验。     

基于实际围岩变形的全长锚固锚杆杆体应力分布特征分析

在全长锚固锚杆支护过程中,锚杆与围岩之间会相互作用,进而引起锚杆应力分布变化。为探究全长锚固锚杆正常支护过程及临界失效时锚杆应力分布规律,以围岩变形为基础,建立了锚杆-围岩相互作用模型,推导出锚杆在正常支护过程中及临界失效时轴力及剪应力沿杆长分布解析表达式,进而获得了轴力及剪应力沿杆长分布曲线。并在考虑锚杆及锚固剂弹性模量、锚杆及锚固剂横截面面积等锚固参数的条件下分别分析了围岩条件、锚杆长度、托锚力对全长锚固锚杆杆体应力分布的影响。结果表明:在全长锚固锚杆正常支护过程中,杆体应力分布符合中性点理论;影响锚杆轴力、剪应力分布的因素有围岩条件、锚固参数、托锚力;在锚杆正常支护过程中,全长锚固锚杆杆体应力分布符合中性点理论,随着围岩变软,锚杆为了限制变形,中性点向孔口方向移动且所受轴力、剪应力增大;托锚力影响杆体应力分布,托锚力越大,轴力分布越不均匀,且孔口到中性点处剪应力越小,中性点到杆端剪应力越大。所以在工程实际中可实时监测锚杆托锚力,依靠本文理论依据可深入揭示锚杆支护过程中受力特征;在锚杆支护临界失效时,围岩越坚硬,剪应力及轴力越大,且分布更加集中;锚杆长度影响全长锚固锚杆的支护性能,但在锚杆长度超过一定范围后再增大锚杆长度并不能显著提升锚杆的锚固效果。     

高预应力锚梁网索联合支护在五凤煤矿煤巷中的应用

针对五凤煤矿原回采巷道断面形状及支护方式方面的不合理因素,分析了巷道变形破坏的机理。在此基础上,采用高预应力锚梁网、索联合支护,合理设计锚杆(索)间排距、安装角及预应力大小,对巷道断面及支护进行重新设计,变被动支护为主动支护。改进后的设计方案有效地控制了巷道围岩的变形破坏,保证了巷道安全。     

全长锚固锚杆的剪应力分布规律研究

 本文从锚杆剪应力-剪切位移本构模型出发,得出了锚杆处于弹性阶段、塑性阶段和残余强度阶段的剪应力表达式;以此为基础,研究了三个阶段的剪应力分布规律,阐述了锚杆载荷传递特性,为锚杆锚固机理的研究和锚杆锚固状态的监测提供理论基础。     

预应力锚索锚固段剪应力分布特性研究

基于弹性理论,利用弹性半空间体在边界上受法向集中力作用的布西内斯克应力解,建立了弹性理论空间模型,对预应力锚索锚固段剪应力沿长度方向的分布规律进行模型研究。得到剪应力沿锚固段轴向的分布曲线,求出了剪应力分布曲线的特征点;并通过与现场试验结果对比,验证了该模型的合理性,得出锚固段周边剪应力分布的合理结论。     

螺纹钢横肋作用下锚固体应力分布与破坏规律

在柱坐标系下将拉拔状态下的锚杆空间受力问题简化为平面应变问题。基于ABAQUS仿真软件建立全长黏结式螺纹钢锚杆有限元模型,研究螺纹钢横肋作用下的锚固体应力分布特征。选取单元锚固体,建立有限元模型并数值计算,重点分析了树脂破坏面的演化特征以及螺纹钢横肋面角q、径向尺寸系数d/D和横肋间距L对锚固体破坏的影响。结果表明,螺纹钢锚杆的应力分布显著不同于圆钢锚杆;拉拔状态下螺纹钢的轴向应力较圆钢沿轴向衰减速率更快,树脂-杆体接触面剪切应力值沿轴向呈现锯齿状分布。螺纹钢横肋几何参数q,d/D,L对锚固体的强度和破坏失效形式有直接影响。联合分析螺纹钢锚杆全长应力分布与单元锚固体的破坏失效形式,总结了横肋作用下的锚固体失效的时空演化规律。     

不同预应力下端锚锚杆的受力特征数值分析

在总结已有锚固理论研究成果的基础上,首先对全长粘接式锚固锚杆和端部粘接式锚固锚杆的工作机理进行了探讨。然后通过FLAC3D软件建立了端锚锚杆的三维受力模型,分析了端锚锚杆在加托盘预应力为0、10、60kN时和不加托盘时的应力分布,揭示了端锚锚杆的受力特征:随着预应力的增大,应力分布有往锚杆端部收缩的趋势。并且分析了在预应力为0和60kN的情况下,围岩表面相对不加锚杆时的位移分布,围岩表面相对位移集中在以锚杆锚固点为中心、1m为半径的范围内,在锚固点处相对位移值最大,并且在此范围内相对位移急剧减小。最后通过现场预应力锚杆轴向力量测试,验证了所得结论的合理性。     

考虑围岩峰后破坏的全锚锚杆受力特性

基于中性点理论,考虑围岩峰后剪胀效应及破坏形式,推导了瞬时稳态下全长锚固锚杆轴向正应力和剪应力表达式,系统性地分析了孔口处锚杆端头轴力和残余黏聚力、剪胀系数和应变软化系数对锚杆杆体轴向正应力、剪应力以及中性点位置的影响。研究结果表明:锚杆轴向正应力沿杆体内端点至外端点呈现出先增大后减小的变化特征,且应力曲线在弹性区与峰后破坏区呈现出明显的差异性;锚杆剪应力沿杆体内端点至外端点呈现先减小后增大的变化特征,且在弹塑性交界处的连续与否与围岩剪胀系数和剪切刚度密切相关;锚杆轴向正应力和剪应力均随着残余黏聚力的增大而减小,随着剪胀系数与应变软化系数的增大而增大;同时,锚杆杆体轴向正应力和外端点侧剪应力均随着孔口处锚杆端头轴力的增大而增大,内端点侧剪应力随着端头轴力的增大而减小。中性点位置随着残余黏聚力的增大呈现出先增大后减小的变化特征,当残余黏聚力大于某一临界值时中性点位于弹性区,反之,位于峰后破坏区;此外,中性点位置也随着剪胀系数、应变软化系数的增大而减小。     

全长粘结式锚杆受力特性研究

目前,全长粘结式锚杆在各种岩土工程中已得到广泛应用,但由于其锚固机理和受力特性的复杂性,使得在设计和应用上还存在一定的局限性。为此,从研究全长粘结式锚杆和围岩的作用机理入手,深入探讨其锚固机理和受力情况,推导出了全长粘结式锚杆的径向及切向锚固力,进而为全长粘结式锚杆的设计和工程应用提供了参考依据,具有重要的理论与工程实际意义。     

全长树脂锚杆在拉拔荷载作用下的轴向力分析

为进行拉拔荷载作用下围岩剪应力和锚杆轴向力的分析,以Mindlin位移解为理论基础,基于理想弹塑性荷载传递模型,得出围岩剪应力分布与位移关系曲线,并结合某金矿具体工程实例进行验证分析.应用FLAC3D进行树脂锚杆拉拔实验模拟,分析锚杆在不同拉拔荷载作用下轴向力及围岩塑性区的分布情况,并与理论分析进行对比.研究表明:拉拔...     

Analysis on the anchor mechanism of the full length resin bolt

The purpose of this paper is to reveal the stress distribution characteristic along the full length anchor bolt. Based on the mechanic model set up, the author calculated the an-chor mechanism of the full length resin rock-bolt. The stress distribution characteristic is dif-ferent according to different type of surrounding-rock. The conclusion is important to optimize the roadway bolt support design.     

锚杆侧向冲击载荷下动力响应及抗冲击机理

为了研究冲击载荷作用下锚杆的动态力学性能,测试了5种不同材质的锚杆杆体力学参数。采用自由落锤冲击实验装置对不同锚杆进行了侧向抗冲击性能实验,分析了侧向冲击载荷下锚杆的动力响应。进行了5种不同冲击高度的侧向抗冲击实验,得到不同冲击高度下不同锚杆的冲击动态响应曲线,锚杆表面轴向的应变时程曲线,冲击作用点的力-位移时程曲线。研究发现,在相同冲击能量下,锚杆冲击吸收功越高冲击峰值载荷越小,冲击作用时间随着冲击高度增大逐渐减小;冲击吸收功越高,锚杆应变峰值及残余应变越大;不同锚杆冲击力峰值和最大位移明显不同,峰值强度和最大位移越大,破断能越大。对锚杆抗冲击机理进行了研究,发现控制材质中有益及有害元素含量,可提高锚杆的抗冲击性能。测试了断口组织和金相组织,得到锚杆冲击吸收功越高,晶粒度级别越高的结论。